23.07.2021
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Kritische Laserparameter in Produktionsprozessen messen
MKS Instruments stellt das industrielle Strahlcharakterisierungs-System Ophir BeamWatch Integrated 500 vor. Das vollautomatisierte, berührungslose Messgerät wurde für Anwendungen in der Automobilindustrie entwickelt. Es eignet sich vor allem zur Überprüfung von Singlemode-Faserlasern mit Fokuslängen von bis zu 500 mm, wie sie beim Batterieschweißen häufig verwendet werden. Ophir BeamWatch Integrated 500 kombiniert Strahlprofil- und Leistungsmessung in einem kompakten, robusten und eigenständigen System. Kritische Laserparameter wie Fokusshift, Fokusgröße, Strahlkaustik und absolute Leistung werden in Echtzeit gemessen. Das System eignet sich für unterschiedliche Arten von Schweißköpfen und bietet verschiedene industrielle Schnittstellen (Profinet, EtherNet/IP und CC-Link), die den direkten Transfer der Messdaten vereinfachen und eine Integration in Produktions-Netzwerke und automatisierte Produktlinien ermöglichen.
Das neue Strahlcharakterisierungs-System gehört zur Ophir BeamWatch-Produktfamilie. Diese Serie patentierter, berührungslos arbeitender Strahlprofilmessgeräte erfasst und analysiert die Strahlparameter industrieller Laser mit Wellenlängen zwischen 980 und 1080 nm und einer Leistung zwischen 500 W und 10 kW (bis 30 kW auf Anfrage). Das Messgerät liefert selbst bei Laserstrahlen, die aufgrund ihrer hohen Leistung Schäden verursachen würden, Messergebnisse in Echtzeit. Dazu erfassen die BeamWatch Messgeräte die Rayleigh-Streuung des Laserstrahls und ermitteln daraus zentrale Laserparameter wie Fokusshift, Fokusbreite und -lokation, M2, Divergenz, Strahlparameterprodukt, Rayleigh-Länge sowie den Strahlneigewinkel. Jede Interaktion mit dem Laserstrahl wird vermieden, der Verschleiß des Messgeräts und damit auch der Wartungsbedarf minimiert. Zusätzlich wird die Laserleistung mit einem integrierten Leistungsmessgerät ermittelt.
Messung als Basis für die Berechnung der Strahlparameter in Echtzeit
„Die Leistung der Laser, die in Schweißanlagen verwendet werden, steigt kontinuierlich. Dennoch wird die Strahlqualität des Lasers in der Produktion häufig nicht überprüft“, erläutert Reuven Silverman, General Manager Ophir Photonics. „Da die Qualität des Laserstrahls die Qualität des gesamten Laserprozesses beeinflusst, kann dies in Produktionsanlagen mit hohen Durchsatzraten schnell zu einer großen Zahl fehlerhafter Schweißungen führen. Das BeamWatch Integrated 500 Strahlcharakterisierungs-System misst berührungslos, in Videorate mehrere Profile entlang der Strahlkaustik. Die so gewonnen Daten bilden die Basis, um alle wichtigen Strahlparameter – darunter den Fokusshift - in Echtzeit zu berechnen. Das integrierte Leistungsmessgerät erfasst parallel dazu die absolute Leistung auch bei Linsen mit großer Fokuslänge.“
Überwacht werden können YAG-, Faser- und Diodenlaser mit hoher Leistung im Wellenlängenbereich von 980-1080 nm. Sämtliche Messungen des Laserstrahls in Schweiß- oder Schneidprozessen werden über die Zeit aufgezeichnet. Die kurze Messdauer ermöglicht es, den Laserstrahl während jedes Lade-/Entladevorgangs zu prüfen. Alle Parameter werden angezeigt und gespeichert, Trenddiagramme basierend auf den Daten liefern Hinweise für die vorausschauende Wartung.
Bei Bedarf korrigierend in den Prozess eingreifen
Zusätzlich lassen sich Toleranzen und Grenzwerte festlegen, um bei Bedarf korrigierend in den Prozess einzugreifen. Verschmutzt beispielsweise ein Schutzglas über die Zeit, nimmt der Fokusshift zu; damit sinkt die Leistungsdichte auf der Arbeitsebene, es kommt zu fehlerhaften Schweißungen. Die Trendfunktion zeichnet die Veränderungen der Fokuslage auf und löst rechtzeitig einen Alarm aus, sobald der Fokus den festgelegten Grenzwert überschreitet. Das Schutzglas kann dann gereinigt und ausgetauscht werden, bevor fehlerhafte Teile produziert werden. Die Qualität steigt ebenso wie der Durchsatz, Abfall wird vermieden und die Kosten gesenkt.
(Quelle: Presseinformation von Ophir Spiricon Europe (MKS Instruments))
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